第十六章 电磁铁与自动控制 同步习题--- 2024-2025学年沪粤版物理九年级下册

第十六章 电磁铁与自动控制 同步习题 2024-2025学年沪粤版物理九年级下册 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．为了防止中考考试作弊，监考人员利用手持式金属探测器对考生进行检查（如图所示），当靠近金属物体时，在金属导体中就会产生涡电流，探测器发出警报。以下选项中也是利用该原理工作的是（　　） A．电动机 B．电磁铁 C．动圈式话筒 D．电铃 2．在物理学建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。下列说法不正确的是（　　） A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象 B．开普勒最早发现了行星运动的三大规律 C．牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力常量 D．伽利略最早指出力不是维持物体运动的原因 3．如图所示是研究电磁铁磁性的实验。闭合开关后，下列说法正确的是（　　） A．电磁铁的下端是N极 B．电磁铁能吸引大头针是电磁感应现象 C．将铁钉换成铜棒会使磁性增强 D．滑片P向左移动，电磁铁吸引大头针的数目会增多 4．一位科学家在野外考察时，发现随身携带的能自由转动的小磁针静止时沿竖直方向，且极向下，则他的位置在（    ） A．赤道附近 B．地理北极附近 C．地理南极附近 D．某座高山上 5．法国科学家阿尔贝·费尔由于发现了巨磁电阻(GMR)效应，荣获了诺贝尔物理学奖，如图所示是研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，当闭合开关S1、S2后，使滑片P向右滑动的过程中，指示灯明显变暗，则下列说法正确的是（ ） A．电磁铁的右端为N极 B．滑片P向右滑动过程中，电磁铁的磁性增强 C．巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显增大 D．巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显减小 6．如图所示，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧测力计的示数变小．则下列分析正确的是（ ） A．电磁铁的上端为S极 B．电源左端为“+”极 C．断开开关，弹簧测力计示数为零 D．若滑动变阻器的滑片P不动，抽取电磁铁铁芯，弹簧测力计示数增大 二、填空题 7．在蹄形磁体附近有一可自由转动的小磁针，其静止时的指向情况如图所示。图中小磁针的下侧尖端（附近有虚线方框的一端）是小磁针的 极（选填“N”或“S”）。 8．磁铁周围的磁感线都是从磁铁的 出来，回到磁铁的 ， 任何一点的磁场方向都跟放在该点的小磁针 极所指的方向一致． 9．如图所示，是演示巨磁电阻（GMR）特性的原理示意图．开关S1、S2闭合时，向左稍微移动滑动变阻器的滑片P，指示灯的亮度明显变亮． （1）滑动变阻器的滑片向左移动，流过电磁铁线圈的电流 （选填“增大”或“减小”），电磁铁周围的磁场 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）． （2）指示灯的亮度明显变亮，表明电路中GMR的阻值显著 （选填“增大”或“减小”），引起GMR阻值变化的原因是 ． 10．如图所示为小红设计的“探究通电螺线管外部磁场”的实验，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在有机玻璃板上均匀地撒满铁屑 （填“能”或“不能”）用铜屑代替铁屑．闭合开关后为了更好地通过铁屑客观地描述磁场分布情况，接下来的操作是 ，这样做的主要目的是减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，使铁屑在磁场力的作用下动起来． 11．在磁体的周围存在着 ，为了形象直观地描述磁场而引入 ，它上面任何一点的切线方向表示该点的磁场方向，它分布的密疏程度表示磁场的 ．磁悬浮列车是利用 的原理来实现悬浮的． 12．如图甲所示的智能电梯在有、无人乘坐时会以不同的速度运行，这样可以节约用电。图乙所示是其控制电路图，R是一个压敏电阻，其阻值随压力的减小而增大。当有人走下电梯后，左侧电路中电流 （选填“增大”、“减小”或“不变”），则图中电磁铁的磁性将 （选填“增强”、“减弱”或“不变”），电动机的功率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 三、实验题 13．小宇参加了学校“研究性学习小组”，探究了“研究磁体的磁性强弱是否与温度有关”的课题。他做的实验如下：将一条形磁体的一端固定在铁架台上，另一端吸着一些小铁钉，用酒精灯给磁体加热，如图甲所示，经过一段时间后，当磁体被烧红时，发现铁钉纷纷落下。 （1）从小宇的实验可得出的初步结论是 ； （2）根据这一结论，小宇大胆设计了一个温度报警器，如图乙所示，请简述它的工作原理：当温度逐渐升高时，磁体的 减弱直至消失，无法 （选填“排斥”或“吸引”）弹簧开关，弹簧开关向下恢复原状，这样下面的电路就被接通，从而使电铃报警； （3）根据这一现象，你认为生活中要保持磁体的磁性不减弱，应注意什么？答： 。 14．如图是小明同学在研究性学习活动中为某仓库设计的一种防盗报警器,其踏板放在仓库的门口,电铃和灯泡放在值班室内．观察电路可知,这个报警器的工作原理是:有人踩踏板时 ；无人踩蹋板时 ．（选填“灯亮”或“铃响”） 15．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中,小侨制成了如图甲的简易电磁铁: （1）图甲中A、B串联的目的是控制 相等。 （2）由图甲可知， （选填“A”或“B”）的磁性强，说明电流一定时，线圈匝数越 （选填“多”或“少”），电磁铁磁性越强。 （3）若想让电磁铁再多吸一些大头针，滑动变阻器的滑片应向 端移动（选填“左”或“右”）。 （4）如图乙中所示，小桥想继续探究一下巨磁电阻的特性，图中GMR是巨磁电阻，闭合开关S后，电磁铁的左侧为 极（选填“N”或“S”），滑片P向左移动时，电磁铁的磁性 （选填“变强”或“减弱”）。 （5）闭合图乙开关S1、S2后，滑片P向右移动时，电磁铁两端的电压逐渐 （选填“变大”或“减小”），同时发现小灯泡的亮度逐渐变暗，则巨磁电阻的阻值随周围磁场强度的增强而 （选填“变强”或“减弱”）。 四、科普阅读题 16．阅读《司南》并回答． 司南是我国古代的四大发明之一．是春秋战国时期发明的一种指南针，如图甲所示，它由青铜盘和磁勺组成，磁勺放置在光滑青铜盘的中心，可以自由转动．古文《论衡•是应篇》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”．司南的作用，放在地上，它的勺柄静止时指向南方．磁勺能够指示方向，是利用了地磁场对磁勺的作用．司南的发明不但证明了中国人的聪明才智，而且还为世界指明了前进的方向，为人类的发展和进步起到了重要作用． 请根据上述材料，回答下列问题： （1）若假想地磁场是由地球内部一块大磁铁产生的，图乙和丙所示的两个示意图中，能合理描述这块大磁铁的是图 ． （2）古人选用较光滑的青铜盘，可以减小磁勺与青铜盘的 ． （3）如果将青铜盘换成铸铁盘，磁勺能不能正确指示方向呢？为什么？ 17．阅读短文，回答问题： “复兴号”动车 如下图，它是我国具有完全自主知识产权的“CR400AF”动车组，它采用了全新低阻力流线型头型，全车部署了2500 余项监测点，能够对冷却系统、制动系统、运行系统全方位实时监测，列车内还设有高清摄像监控，无线WIFI，配备USB插口等。该动车部分参数见下表。（设乘客人均质量为50kg，本题g取10N/kg。） 车身质量m（t） 360 每节车厢长l（m） 25 车厢数（节） 8 每节载客（人） 100 最高时速（km/h） 400 (1) “复兴号”动车车头采用了流线型设计是为了 ，车头采用的材料应具有较大的 ，提高了动车的防护能力； (2)下列有关“复兴号”动车的说法正确的是( ) A．无线WIFI信号不能在真空中传播         B．高清摄像机利用了凸透镜成倒立缩小实像的原理 C．USB插口提供的电压为220V     D．动车运行时，车厢周围的气流速度变大，压强变大 (3)坐在“复兴号”动车上的一乘客记录了他匀速通过长1500m的隧道的时间为30s，若这列动车长250 m那么整列动车在隧道中的运行时间为 s； (4)推重比是衡量动车牵引能力的重要指标，其含义是动车匀速运行时的牵引力与车总重的比值。经检测，“复兴号”动车运行时的总阻力 f 与列车速度 v 满足的关系，其中。则“复兴号”动车以 360km/h 的速度满载运行时的推重比是 。若动车牵引电机的效率为80%，则牵引电机每秒耗电 J； (5)阴雨天，空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证旅客上下动车时的安全，需在车门旁开启警示灯。如图乙所示是某同学为动车设计的模拟电路； ①选择图甲中的 （选择“R1”或“R2”）湿敏电阻，将它串联在图乙电路中的 （选择“A”或“B”）位置，闭合开关，警示灯能随湿度变化而自动调整亮度，且不断闪烁； ②已知电源电压为6V，警示灯的规格是“6V 3W”，当空气湿度为80%时，闪烁的过程中，灯较暗时的实际功率是 W（电磁铁电阻忽略不计，灯泡电阻不随温度变化）。 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．C 【详解】金属探测器靠近金属物体时，在金属导体中就会产生涡电流，探测器发出警报，说明该装置利用了电磁感应的原理工作。 A．电动机利用通过导线在磁场中受力的作用的原理工作，故A不符合题意； B．电磁铁利用了电流的磁效应工作，故B不符合题意； C．动圈式话筒利用电磁感应的原理工作，把机械能转化为电能，故C符合题意； D．电铃利用了电流的磁效应工作，故D不符合题意。 故选C。 2．C 【详解】A．奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，故A正确，A不符合题意； B．开普勒最早发现了行星运动的三大规律，故B不符合题意； C．牛顿提出了万有引力定律，但没有测出万有引力常量，卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，故C符合题意； D．伽利略最早指出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，故D不符合题意。 故选C。 3．A 【详解】A．由图可知，电流从电磁铁上端进入，从下端出来，由安培定则知电磁铁的下端是N极，故A正确； B．由于通电导体周围有磁场，所以电磁铁具有磁性，能吸引引大头针，这是电流的磁效应，故B错误； C．由于铜不是磁性物质，不能被磁化，将铁钉换成铜棒会使磁性会减弱，故C错误； D．滑动变阻器使用的是滑片右端的电阻丝，滑片P向左移动，电阻变大，电路中电流变小，电磁铁磁性减弱，电磁铁吸引大头针的数目会减少，故D错误。 4．B 【详解】小磁针的N极指向下，根据异名磁极吸引的规律知，其指向的应该是地磁的S极，所以小磁针位于地磁的S极附近，即处于地理的北极附近．故B正确符合题意． 5．C 【详解】A．根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极、右端为S极，故A错误； B．当滑片P向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，电路中的电流变小，通电螺线管的磁性减弱，故B错误； CD．通电螺线管的磁性减弱时，右边电路中的指示灯明显变暗，说明右边电路的电流变小了，则巨磁电阻的阻值变大了，即巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而增大，故C正确，D错误。 故选C。 6．D 【详解】A．滑动变阻器的滑片P向右移动时，电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，从而可以确定电磁铁的磁性变强．而磁体的下端为N极，并且弹簧测力计的示数变小，因为异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，所以电磁铁的上端为N极．此选项错误； B．因为电磁铁的上端为N极，下端为S极，由安培定则可知，电流从电磁铁的下端流入，故电源右侧为正极，左端为负极．此选项错误； C．断开开关，电路中没有电流，所以电磁铁磁性无磁性，既电磁铁对条形磁铁既不吸引也不排斥，但条形磁体有重力，所以弹簧测力计有示数．此选项错误； D．因为抽去铁芯后，电磁铁的磁性变弱，而电磁铁的上端为N极，并且同名磁极相互排斥，所以对条形磁铁的排斥力减小，故弹簧测力计的示数将变大．此选项正确． 7．N 【详解】已知蹄形磁体上端为N极，下端为S极，因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，则小磁针的下侧尖端为N极。 8． N极 S极 N 【详解】分析：（1）磁感线是为了描述磁场而引人的，在磁体的外部，磁感线从磁体的N极流出，经过外电路回到磁体的S极； （2）磁场方向是这样规定的：小磁针静止时，北极所在的方向就是该点的磁场方向． 解答：（1）在磁体的外部，磁感线从磁体的N极流出，经过外电路回到磁体的S极； （2）磁场中任何一点的磁场方向与该点小磁针静止时北极所指的方向一致． 故答案为   (1). N极    (2). S极    (3). N 【点睛】加强对课本基础知识的记忆，对于解决此类识记性的基础题有很大的帮助． 9． 增大 增强 减小 周围的磁场 【详解】（1）滑动变阻器的滑片向左移动时，变阻器的阻值减小，由欧姆定律可知，线圈中的电流增大，则电磁铁的磁场增强．（2）指示灯的亮度明显变亮，表明电路中的电流增大，由欧姆定律可知，电路中GMR的阻值显著减小，引起GMR阻值变化的原因是它周围的磁场． 点睛;（1）先分析滑片向左移动时，变阻器的阻值是变大了还是变小了，然后根据欧姆定律得出电流大小变化情况，从而判断出电磁铁的磁场强弱变化情况．（2）先由指示灯的亮度变化情况得出电流大小变化情况，然后根据欧姆定律得出电阻大小变化情况，由因果关系可得出引起GMR阻值变化的原因 10． 不能 轻敲玻璃板 【详解】[1]铁屑是铁磁性物质，铁屑在磁场中能被磁化，一个铁屑相当于一个小磁针，它们在磁场作用下形成了不同的分布图像，这些铁屑的分布显示了磁体周围的磁场分布状况；而铜屑不是铁磁性物质，铜屑在磁场中不能被磁化，所以不能用铜屑代替铁屑； [2]为了减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，需轻敲有机玻璃板，使铁屑在磁场力作用下动起来，表明通电螺线管周围有磁场． 11． 磁场 磁感线 强弱 同名磁极相互排斥 【详解】分析：（1）利用建立模型的方法，人们引入了磁感线来描述客观存在，但又看不见的磁场． （2）磁感线的方向用来描述磁场的方向；磁感线的疏密程度用来描述磁场的强弱．磁悬浮列车利用了磁极间的相互作用． 解答：在磁体的周围存在着磁场，为了描述看不见但又客观存在的磁场，人们利用建立模型的方法引入了磁感线．利用磁感线的方向描述该点磁场的方向，利用磁感线的疏密程度描述该点磁场的强弱，磁感线越密集的位置该点磁场越强．磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥的原理来实现悬浮的． 故答案为   (1). 磁场    (2). 磁感线    (3). 强弱    (4). 同名磁极相互排斥 【点睛】此题考查了磁感线的引入目的与特点．记住课本中的相关基础知识对于解决此类识记性的题目非常方便． 12． 减小 减弱 变小 【详解】[1][2]当有人走下电梯后，压力减小，压敏电阻阻值增大，故左侧电路中电流减小，电磁铁磁性减弱。 [3]电磁继电器衔铁与触头1接通，电动机与R1串联，R1分压，电动机电压变小，功率变小。 13． 温度越高，磁体的磁性越弱 磁性 吸引 不让磁体靠近高温热源 【详解】（1）[1]如图甲所示，开始时磁体的右端吸引了很多的铁钉，说明磁体的磁性很强，加热一段时间后，当磁铁被烧红时，发现铁钉纷纷落下，说明磁性减弱。实验表明温度影响磁体的磁性，温度越高，磁性越弱。 （2）[2][3]如图乙所示，开始时磁体吸引弹簧开关，当温度逐渐升高时，磁铁的磁性减弱直至消失，无法吸引弹簧开关，弹簧开关向下恢复原状，这样下面的电路就被接通，从而使电铃报警。 （3）[4]由于磁体的磁性会随温度升高而减弱，生活中要保持磁体的磁性不减弱，应避免磁体靠近高温热源。 14． 铃响 灯亮 【详解】当有人踩踏板时，电磁铁通电，线圈有了磁性，把衔铁吸引下来，电铃工作而报警，当无人踩踏板时，电磁铁不工作，衔铁在弹簧的作用下使电灯与电源形成通路而灯亮. 点睛：本题考查了电磁铁在电磁继电器上的应用．电磁继电器实质上是一个由电磁铁来控制的自动开关. 15． 电流 A 多 左 N 变强 减小 减弱 【详解】（1）[1]根据控制变量法思想，图甲中A、B串联的目的是控制电流相等。 （2）[2][3]由图甲可知，A吸附的大头针更多，磁性更强，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。 （3）[4]若想让电磁铁再多吸一些大头针，可以增大电路中的电流，滑动变阻器的滑片应向左端移动减小接入的电阻。 （4）[5][6]图中GMR是巨磁电阻，闭合开关S后，电流由右端流入，根据右手螺旋定则可知，电磁铁的左侧为N极，滑片P向左移动时接入电阻变小，电路中电流增大，电磁铁的磁性变强。 （5）[7][8]闭合图乙开关S1、S2后，滑片P向右移动时接入电阻变大，电路中电流变小，磁性减弱，电磁铁两端的电压会逐渐减小，同时发现小灯泡的亮度逐渐变暗，说明灯泡所在电路中的电流变小，即总电阻变大，则巨磁电阻的阻值随周围磁场强度的减弱而增强，随周围磁场强度的增强而减弱。 16． 丙 摩擦力 不能；磁勺与铸铁盘相互吸引，所以磁勺无法转动． 【详解】(1)地球是一个大磁体，地磁场的形状与条形磁铁相似，地磁场的南北极与地理南北极相反，即地磁的北极在地理的南极附近，故丙图正确． (2) 把天然磁石打磨成的磁勺放在粗糙的木盘上，由于摩擦力较大，很难正确指示南北方向，将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘，摩擦力减小了，能正确指示南北方向．这说明磁勺和盘子之间的摩擦力影响了实验效果． (3) 将青铜盘换成铸铁盘，磁勺有吸引铁钴镍的性质，它们互相吸引，无法转动． 17． 减小空气阻力 硬度 B 21.4 0.1 5×107 R2 B 0.75 【详解】(1)[1][2]“复兴号”动车车头采用了流线型设计是为了减小空气阻力，车头采用的材料应具有较大的硬度，提高了动车的防护能力。 (2)[3] A．无线WIFI是利用电磁波传递信息，电磁波的传播不需要介质，故A错误； B．高清摄像机的镜头是凸透镜，成像原理是物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，故B正确； C．USB插口提供的电压为5V，故C错误； D．动车运行时，车厢周围的气流速度变大，压强变小，故D错误。 故选B。 (3)[4]动车过隧道的速度为 整列动车在隧道中的运行时间为 (4)[5]因动车匀速直线运动，则牵引力等于阻力，即 动车满载时的重力为 则推重比为 [6]由得 (5)①[7]由图甲知：的电阻随湿度的增加而增加，的电阻随湿度的增加而减小，根据实际情况需要，当空气潮湿，能见度低时，警示灯变亮，即警示灯随湿度增加而变亮；当警示灯变亮时，电路的电流增大，电阻减小，即湿敏电阻随着湿度的增加而减小，故符合要求。 [8]由图乙知，当空气潮湿，能见度低时，湿敏电阻的阻值变小，根据知，电路中的电流增大，电磁铁的磁性变强，将衔铁吸引下来；若湿敏电阻放在B位置时，会被短路，电路的电流突然增大，警示灯一下变得很亮，起到闪烁的作用，而放在A点则不会出现此现象。 ②[9]由知，警示的电阻为 由图甲知，当空气湿度为80%时，的阻值为12Ω，在闪烁过程中，电路的最小电流为 灯较暗时的实际功率为 学科网（北京）股份有限公司 $$